第12章 聯(lián)接與支承

1、第十二章第十二章 聯(lián)聯(lián) 接與支承接與支承 l12-1鍵和銷聯(lián)接鍵和銷聯(lián)接 l12-2 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 l12-3 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器 l12-4 軸軸 l12-5 軸承軸承 l聯(lián)接：是指將兩個或兩個以上的零件聯(lián)成 一體的結構。 l聯(lián)接件：一般也稱為緊固件，如螺栓、螺 母、銷、鉚釘、鍵等。 l被聯(lián)接件：通常為軸和軸上零件，如齒輪 與軸、齒圈與輪轂、箱體與箱蓋等。 l有些聯(lián)接沒有專門的緊固件，如利用分子 結合力構成的焊接和粘接，利用相互配合 的零件間的裝配過盈量來達到聯(lián)接目的的 過盈聯(lián)接等。 l聯(lián)接分類： l1、可拆聯(lián)接可拆聯(lián)接 l允許多次裝拆而無須損壞聯(lián)接零件及使用 性能的聯(lián)接稱為可

2、拆聯(lián)接，如螺紋聯(lián)接、 鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接。 l2、不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接 l不可拆聯(lián)接在聯(lián)接拆開時，至少要損壞聯(lián) 接中的一個零件，如焊接、粘接、鉚接等。 l聯(lián)軸器和離合器： 是用來聯(lián)接兩根軸，使之一起轉動，并傳 遞運動和轉矩。它們也可以用作軸和齒輪 或帶輪等零件間的聯(lián)接，或作為軸上旋轉 零件之間的聯(lián)接。 l1、聯(lián)軸器牢固地聯(lián)接兩軸，只有在機器停 止運轉時將其拆卸，才能使兩軸分離。 l2、離合器則可以在機器的運轉過程中根據(jù) 工作需要隨時完成兩軸的接合和分離。 l支撐：承擔保證旋轉零件正常工作支撐：承擔保證旋轉零件正常工作 l1、軸、軸: 軸是用來支承旋轉零件，并傳遞運動和轉 矩的零件。 l2、滾動軸承

3、：、滾動軸承：依靠其主要元件間的滾動接觸來 支承軸的，其相對運動表面間的摩擦為滾動摩擦。 l3、滑動軸承：依靠其主要元件間的滾動接觸來 支承軸的，其相對運動表面間的摩擦為滑動摩擦。 l 滾動軸承：具有摩擦阻力小、易啟動、效率高、 潤滑和維護簡便、易于互換、運轉精度高、軸承 組合結構較簡單、軸向結構緊湊、不需用有色金 屬、標準化程度高、設計簡單等優(yōu)點。 l滑動軸承：而其優(yōu)點主要是抗沖擊能力強、可承 受高速重載，且振動及噪音小、徑向尺寸小。 12-1鍵和銷聯(lián)接鍵和銷聯(lián)接 一、鍵聯(lián)接的類型及應用一、鍵聯(lián)接的類型及應用 l鍵是一種標準零件，主要用來實現(xiàn)軸和軸 上零件之間的周向固定以傳遞轉矩，有些 類型

4、的鍵還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或 軸向滑動。 l1、平鍵聯(lián)接 有圓頭（A型） 平頭（B型） 單圓頭（C型） （1） 普 通 平 鍵 l（2）導向平鍵 l2、半圓鍵聯(lián)接 l3、楔鍵聯(lián)接 l4、切向鍵聯(lián)接 5、花鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接 二、平鍵聯(lián)接的強度計算二、平鍵聯(lián)接的強度計算 三、銷聯(lián)接三、銷聯(lián)接 a)圓柱銷 b) 圓錐銷 聯(lián)接銷 安全銷 12-2 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 一、螺紋的形成與分類一、螺紋的形成與分類 右旋 左旋 螺紋的旋向 單頭螺紋和多頭螺紋 二、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù) l1大徑d 與外螺紋牙頂（或 內螺紋牙底）相重合的假想 圓柱體的的直徑。 l2小徑d1 與外螺紋牙底 （或內螺紋

5、牙頂）相重合的 假想圓柱體的直徑。 l3中徑d2 為一假想圓柱體 的直徑，該圓柱的母線上牙 型溝槽和凸起寬度相等。 4導程S 同一條螺旋線上的 相鄰兩牙在中徑線上對應兩 點間的軸向距離。設螺旋線 頭數(shù)為n，則S = nP。 l5螺旋升角 為在螺紋中徑 圓柱面上，螺旋線的切線與 端面間所夾的銳角。 6、螺距P 相鄰兩螺紋牙在中徑線上對應兩點間的 軸向距離。 7、牙型角a 連接牙頂和牙底的螺紋的側表面稱為 牙側，相鄰兩牙側間的夾角稱為牙型角。 矩形螺紋副受力分析 )tan( t FF )tan( t FF 三、螺紋聯(lián)接的基本類型三、螺紋聯(lián)接的基本類型 普通螺栓聯(lián)接 雙頭螺柱聯(lián)接 螺釘聯(lián)接 緊定螺釘

6、聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接 四、螺紋聯(lián)接的預緊和防松四、螺紋聯(lián)接的預緊和防松 l1、預緊：實際應用中，絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接 都必須擰緊，以增強聯(lián)接的剛性、緊密性。 擰緊時所施加的作用力稱為預緊力。 l2、防松： 擰緊后的螺紋聯(lián)接在工作中可能會松動， 采用一定的方法防止其松動，稱為放松。 定力矩扳手 測力矩扳手 螺紋聯(lián)接常用的防松方法螺紋聯(lián)接常用的防松方法 12-3 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器 一、一、 聯(lián)軸器的類型和應用聯(lián)軸器的類型和應用 聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器 固定式 可移動式 彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性柱銷聯(lián)軸器 輪胎式聯(lián)軸器 梅花形彈性聯(lián)軸器 凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器 夾殼聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器

7、 齒式聯(lián)軸器 萬向聯(lián)軸器 滾子鏈聯(lián)軸器 a)軸向偏移x b)徑向偏移y c)角偏移a d)綜合偏移x、y、a 凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器 十字軸萬向聯(lián)軸器 齒式聯(lián)軸器 齒式聯(lián)軸器工作時補償位移情況 a)補償徑向位移 b)補償偏角位移 c)補償綜合位移 彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性柱銷聯(lián)軸器 嵌入式 摩擦式 電磁式 牙嵌離合器 齒輪離合器 多片式摩擦離合器 單圓盤摩擦離合器 圓錐式摩擦離合器 電磁多片摩擦離合器 磁粉離合器 離合器 二、離合器的類型和應用二、離合器的類型和應用 單片摩擦離合器 牙嵌式離合器 多片摩擦離合器 12-4 軸軸 l一、軸的功用一、軸的功用 l在各種機器中都有很多的

8、旋轉零件，如齒 輪、帶輪、鏈輪等，從而使機器滿足不同 的工作要求。而機器中的旋轉零件，都需 要有軸進行支承，并使它們旋轉，同時傳 遞轉矩。因此，軸是用來支承旋轉零件， 并傳遞運動和轉矩的零件。 二、軸的類型二、軸的類型 1按軸線的形狀不同，可以把軸分為：直軸、曲軸和撓性 鋼絲軟軸。 52 4 32 1 2按外形不同，可以把直軸分為：光軸和階梯軸。 l3按軸的受力不同，可以把軸分為： l心軸：心軸：心軸是只承受彎矩而不傳遞轉矩的 軸，心軸又分為轉動心軸和固定心軸，如 鐵路車輛的車輪軸、滑輪軸和自行車的前 軸； l傳動軸：傳動軸：傳動軸是只傳遞轉矩而不承受彎 矩或承受很小彎矩的軸，如汽車的傳動軸；

9、 l轉軸：轉軸：轉軸是既傳遞轉矩又承受彎矩的軸， 它的應用非常普遍，如齒輪減速器中的軸， 機床中的主軸。 A向 A 2 1 3 1 3 2 火車輪軸 固定心軸 自行車前軸 1前輪軸2前輪輪轂3前叉 傳動軸 轉軸 空心軸 l三、軸的材料三、軸的材料 l碳鋼和合金鋼，軸的毛坯通常是用軋制圓鋼和鍛件。碳鋼和合金鋼，軸的毛坯通常是用軋制圓鋼和鍛件。 l碳鋼比合金鋼價廉，所以應用比較廣泛。常用的材碳鋼比合金鋼價廉，所以應用比較廣泛。常用的材 料有料有3030、3535、4545、5050鋼等，其中以鋼等，其中以4545鋼最為常用，鋼最為常用， 一般經調質或正火處理。對于不重要或受力較小的一般經調質或正火

10、處理。對于不重要或受力較小的 軸還可采用軸還可采用Q235Q235、Q275Q275等碳素結構鋼。等碳素結構鋼。 l合金鋼與碳鋼相比，具有較高的機械強度和良好的合金鋼與碳鋼相比，具有較高的機械強度和良好的 熱處理性能，價格較貴。多用在傳遞較大功率，且熱處理性能，價格較貴。多用在傳遞較大功率，且 要求重量輕、尺寸小、耐磨性高或有特殊要求的地要求重量輕、尺寸小、耐磨性高或有特殊要求的地 方。常用的有方。常用的有20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、38CrMoAlA38CrMoAlA、40Cr40Cr 等合金鋼等合金鋼。 四、軸的強度計算四、軸的強度計算 軸的強度計算應根據(jù)軸的承載情

11、況，采用相軸的強度計算應根據(jù)軸的承載情況，采用相 應的計算方法。應的計算方法。 l傳動軸按扭轉強度條件計算；傳動軸按扭轉強度條件計算； l轉軸是在初估軸的直徑，并初步完成軸的轉軸是在初估軸的直徑，并初步完成軸的 結構設計之后，按彎扭合成強度條件計算；結構設計之后，按彎扭合成強度條件計算； l對于心軸，則可看成是轉軸的特例（轉矩對于心軸，則可看成是轉軸的特例（轉矩 =0），按彎曲強度條件計算。），按彎曲強度條件計算。 6 3 9.55 10 0.2 T T P MP Wd n 6 33 3 9.55 10 0.2 PP dC nn 式中：MT軸所傳遞的轉矩，Nmm； WP軸的抗扭截面系數(shù)，mm3

12、； P軸傳遞的功率，kW； n軸的轉速，r/min； t 軸材料的許用扭轉剪應力，MPa； C與軸的材料有關的常數(shù)。 軸的材料Q235，203545 40Cr， 35SiMn t /MPa 1220203030404052 C16013513511811810710798 軸常用材料的軸常用材料的t t 值和值和C值值 注：1. 當彎矩作用相對于扭矩很小或只傳遞扭矩時，t 取較 大值，C 取較小值；反之，t 取較小值，C取較大值。 2. 當用35SiMn鋼時，t 取較小值，C取較大值。 12-5 軸軸 承承 l一、滾動軸承的作用及特點一、滾動軸承的作用及特點 l滾動軸承依靠其主要元件間的滾動接

13、觸來支承軸 的，其相對運動表面間的摩擦為滾動摩擦。 l與滑動軸承比較，滾動軸承具有摩擦阻力小、易 啟動、效率高、潤滑和維護簡便、易于互換、運 轉精度高、軸承組合結構較簡單、軸向結構緊湊、 不需用有色金屬、標準化程度高、設計簡單等優(yōu) 點；而其缺點主要是抗沖擊能力較差、高速重載 下壽命較低且振動及噪音較大、徑向尺寸比滑動 軸承大。 l由于以上特點，因此滾動軸承廣泛地用于中速、 中載和一般工作條件下運轉的機器中。 滾動軸承的基本結構 二、滾動軸承的基本結構二、滾動軸承的基本結構 滾動軸承一般由： 內圈1、外圈2、滾動體3、 保持架4組成， 三、滾動軸承的分類三、滾動軸承的分類 l1、向心軸承 主要承

14、受徑向載荷。 l2、推力軸承 主要承受軸向載荷。 l3、向心推力軸承 能同時承受徑向載荷和軸向載荷。 按自動調心性能，軸承又可分為自動調心軸承和非自 動調心軸承。 按滾動體的形狀又可分為球軸承和滾子軸承。 前 置 代 號 基本代號 后置代號 軸 承 分 部 件 代 號 五四三二一內 部 結 構 代 號 密 封 與 防 塵 結 構 代 號 保 持 架 及 其 材 料 代 號 特 殊 軸 承 材 料 代 號 公 差 等 級 代 號 游 隙 代 號 多 軸 承 配 置 代 號 其 他 代 號 類 型 代 號 尺寸系列 代 號 內徑代號 寬 度 系 列 代 號 直 徑 系 列 代 號 l1）基本代號）

15、基本代號 l這是軸承代號的核心部分，用來表明軸承 的內徑大小、直徑系列、寬度系列和軸承 類型，一般最多為五位數(shù)。 l常用內徑d =20mm495mm的軸承，代號 數(shù)字乘以5即為軸承的內徑尺寸d，如08表 示d = 40mm。 l內徑d20mm的00、01、02和03軸承則分 別表示內徑d為10mm、12mm、15mm和 17mm。對于內徑小于10mm和大于500mm 的軸承，內徑表示方法GB/T27293。 l尺寸系列代號 對于同一 類型同一內徑的軸承， 為了適應于不同載荷大 小的需要，采用不同大 小的滾動體，因此軸承 的外徑和寬度也隨之變 化，這種變化用尺寸系 列代號表示。 l尺寸系列代號包

16、括右起 第三位的直徑系列代號 和右起第四位的寬度系 列代號。 l軸承的直徑系列代號 指結構相同、內徑相 同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列。 有超特輕、超輕、特輕、輕、中、重等系 列，用09的數(shù)字表示。如對向心軸承和 向心推力軸承，0、1表示特輕系列；2表示 輕系列；3表示中系列；4表示重系列。推 力軸承除了用1表示特輕系列外，其余與向 心軸承的表示一致。 l軸承的寬度（或高度）系列代號 指結構、內徑和 直徑系列都相同的軸承在寬度（或高度）方面的 變化系列，用09的數(shù)字表示。對向心軸承代號 按8、0、1、2、3、4、5、6順序表示軸承的寬度 依次遞增，其中8表示特窄系列；0表示窄系列； 1表示

17、正常系列；2表示寬系列；36表示特寬系 列。對推力軸承，按7、9、1、2順序表示軸承高 度的依次遞增，其中1、2表示正常系列；7表示 特低系列；9表示低系列。在軸承代號中寬度系列 代號為0時常被省略（但對于調心滾子軸承和圓錐 滾子軸承，寬度系列代號0不能省略），有時甚至 代號為1或2時也被省略。 類 型 代 號 簡 圖 類型名 稱 結構代號 基本額 定動載 荷比 極 限 轉 速 比 軸向 承載 能力 軸向 限位 能力 性能和特點 1 (1) GB/T281 調心球 軸承 10000 (1000) 0.6 0.9 中少量 外圈滾道為內球面形， 具有自動調心性能， 允許內圈（軸）對外 圈（外殼）軸

18、線偏斜 量23。一般不 宜承受純軸向載荷。 2 (3) GB/T288 調心滾 子軸承 20000 (3000) 1.84低少量 性能、特點類似于調 心球軸承，但有較大 的徑向承載能力，允 許內圈對外圈軸線偏 斜量1.52.5。 3 (7) GB/T297 圓錐滾 子軸承 分為 30000 （7000） 30000B (27000) 1.1 2.5 中 較大 很大 可同時承受徑向載荷 及軸向載荷（30000型 以徑向載荷為主， 30000B型以軸向載荷 為主）。內、外圈可 分離，安裝時可調整 軸承游隙。一般成對 使用。 5 ( 8 ) GB/T301 推 力 球 軸 承 51000 (8000

19、 ) 1低 只 能 承 受 單 向 的 軸 向 載 荷 工作時必須加 有一定的軸向 載荷。高速時 離心力大，鋼 球和保持架磨 損、發(fā)熱嚴重， 壽命降低，故 極限轉速很低。 安裝時軸線必 須與軸承座底 面垂直，載荷 必須與軸線重 合。 GB/T301 雙 向 推 力 球 軸 承 52000 (3800 0) 1低 能 承 受 雙 向 的 軸 向 載 荷 6 ( 0 ) 深 溝 球 軸 承 60000 (0000 ) 1高 少 量 主要承受徑向 載荷，也可同 時承受不大的 軸向載荷。當 量摩擦系數(shù)最 小。高速時可 用來承受純軸 向載荷。允許 內、外圈軸線 的偏斜量 816。應 用范圍最廣。 7 (

20、6) GB/T292 角接觸 軸承 分為 70000C (36000) 70000AC (46000) 70000B (66000) 1.0 1.4 高 一般 較大 更大 可同時承受徑向載荷及 軸向載荷，也可單獨承 受軸向載荷?？稍谳^高 轉速下正常工作。接觸 角a 越大，承受軸向載 荷的能力也越高。一般 須成對使用。 N (2) GB/T283 圓柱滾 子軸承 分為 N0000 (2000) NU0000 (32000) NJ0000 (42000) 1.53高 無 無 少量 外圈（或內圈）可分離， 故不能承受軸向載荷。 工作時允許內、外圈有 少量的軸向錯動。徑向 承載能力較大。內、外 圈的允許偏斜量很小 （24）。這類軸承 還可以不帶內圈或外圈。 NA (4) GB/T5801 滾針軸 承 NA0000 (544000) _低無 在同樣內徑條件下，與 其他類型軸承相比，其 外徑最小。內或外圈可 分離，工作時允許內、 外圈有少量的軸向錯動。 徑向承載能力較大。一 般不帶保持架，摩擦系 數(shù)較大。 a 四、滾動軸承類型的選擇四、滾